Після початку російського вторгнення захід України став притулком для мільйонів людей. Серед них — науковці, які покинули свої лабораторії через загрозу обстрілів або нестачу фінансування. В Ужгородському національному університеті частина із них ще й отримала змогу працювати над найбільшим в Україні — та світі — проєктом із дослідження генетичного підґрунтя цукрового діабету першого типу.
Нещодавно в університеті відкрили власну генетичну лабораторію, яка зможе, серед іншого, дослідити причини поширеності цього типу діабету серед мешканців Східної Європи. Репортер журналу Science Річард Стоун розпитав місцевих науковців про виникнення ідеї генетичного дослідження за участі українців, перші плоди їхньої праці та обнадійливі плани на майбутнє. Переказуємо, що йому вдалося дізнатися.
Як виникла ідея провести найбільше генетичне дослідження діабету?
Проєкт найбільшого генетичного дослідження за участі українців сягає своїм корінням ще 2000-х, коли Тарас Олексик, зараз професор Оклендського університету, вперше звернув увагу на те, що інші європейські країни проводили дослідження геномів своїх мешканців, а українці не були представленими в таких дослідженнях. Минуло ще близько десятиліття, перш ніж подібне дослідження вдалося провести і в Україні. Воно залучило всього 97 людей, а їхні зразки ДНК секвенували, тобто розшифрували, лабораторії у США та Китаї.
Але навіть так у 2021 році науковці опублікували в журналі GigaScience результати аналізу геномів українців, описавши 189 генів, зокрема залучених у появі аутизму та раку молочних залоз, і 20 мутацій, що, навпаки, зменшують ризик деяких хвороб. Тарас Олексик і його колега з Оклендського університету, Христина Щубелка, також родом з Ужгорода, спільно з румунською командою науковців провели секвенування 150 геномів мешканців обох країн у межах великого генетичного дослідження європейців. Завдяки цьому науковці напрацювали систему відбору та виділення зразків ДНК, яка могла бути корисною в майбутніх дослідженнях.
І майбутні дослідження не забарилися — біотехнологічна компанія Regeneron у 2021 році підтримала старт дослідження факторів ризику діабету першого типу в геномі українців. Попередні дослідження вказали на десятки різних алелів, тобто варіантів генів, які залучені в появі хвороби у різних пацієнтів. Проте ті алелі, що спричиняють діабет у конкретних популяціях, наприклад жителів островів або конкретних регіонів, досі вивчені недостатньо. Тож із підтримкою компанії та благодійних організацій вдалося заснувати український проєкт із дослідження діабету, результати якого доступні широкому колу науковців.
Які плоди принесла праця науковців?
У пошуку учасників дослідження Тарасу Олексику допомагала його сестра Ольга, чия ендокринологічна клініка в Ужгороді після початку повномасштабного вторгнення зібрала під своїм дахом фахівців з вивчення порушення обміну речовин, зокрема з тимчасово окупованих або постраждалих від бойових дій територій. Об’єднавшись із 85 ендокринологами та молекулярними біологами з різних куточків України, науковцям вдалося зібрати зразки крові понад 12 тисяч пацієнтів із діабетом першого типу та здорових добровольців, відповідних їм за віком. У деяких регіонах завдяки такому тестуванню вдалося зібрати зразки всіх пацієнтів, у яких діагностували цю хворобу.
Основною мішенню дослідження є система людських лейкоцитарних антигенів, також відома як HLA-комплекс. Гени цього комплексу кодують білки на поверхні клітин, які вказують імунним клітинам Т-лімфоцитам на те, знаходиться перед ними клітина власного організму чи чужорідна. Саме різні мутантні алелі генів HLA-комплексу призводять до того, що в пацієнтів із цукровим діабетом першого типу імунна система починає атакувати бета-клітини острівців Лангерганса в підшлунковій залозі, які виробляють важливий для контролю рівня цукру в крові інсулін. Окрім діабету, ця система залучена і в інших патологічних процесах, таких як відторгнення пересаджених органів і навіть деякі види раку, тож її вивчення важливе не лише для боротьби з діабетом.
З моменту початку дослідження вдалося секвенувати вже 10 тисяч зразків крові від пацієнтів із діабетом і здорових людей. Крім наукової цінності, проєкт мав і діагностичну: у декількох десятків пацієнтів, яким раніше діагностували діабет першого типу, виявили цукровий діабет дорослого типу у молодих людей, більш відомий як MODY-діабет. Хоча симптоми роблять його схожим на цукровий діабет першого типу, пацієнти із MODY-діабетом можуть обійтися без щоденних ін’єкцій інсуліну, натомість приймаючи ліки у формі таблеток. Тож новий діагноз значно полегшує їхнє життя, а також вказує на переваги діагностування різних, зокрема рідкісних, форм діабету за генетичним тестом.
Як українське дослідження творить світову науку?
Відкриття нової генетичної лабораторії значно пришвидшить прогрес проєкту, адже її обладнали пристроєм для секвенування ДНК і РНК, що дозволить досліджувати зразки від пацієнтів одразу, а не чекати результатів секвенування від закордонних лабораторій. Крім того, нове обладнання дозволить шукати рідкісні алелі генів HLA-комплексу, виявляти у крові ознаки запалення, а в калі — порушення нормальної мікробіоти, пов’язані з перебігом діабету першого типу. Тому науковці Ужгородського національного університету вже об’єдналися з колегами з Польщі, щоб розширити вибірку дослідження до 20 тисяч пацієнтів і здорових добровольців до середини 2027 року.
Також в університеті планують запустити нове дослідження, яке сконцентрується на вивченні мікробіоти науковців у складі місій на українській антарктичній станції імені академіка Вернадського. Оскільки вони проводять багато часу в замкненому просторі та контактують лише одне з одним, подібно до астронавтів на Міжнародній космічній станції, науковці передбачають, що з часом кишкова мікробіота цих дослідників стає все менш і менш різноманітною. Позаяк геномні дослідження створюють величезні масиви даних, допоможе їх проаналізувати фахівець із біоінформатики, Вальтер Вольфсберґер, якого Тарас Олексик запросив працювати разом із науковцями Ужгородського національного університету.
Сам Тарас Олексик зізнається, що переслідує амбітну мрію — перетворити Ужгород на «український Кембридж», зібравши в місті якомога більше провідних фахівців із різних галузей біології, медицини та не тільки.